緩傾斜極薄礦體的采礦方法優(yōu)化研究

郭東東

（金誠信礦業(yè)管理股份有限公司白玉項目部，四川 甘孜藏族自治州 627151）

我國礦產(chǎn)資源的開發(fā)中，發(fā)現(xiàn)了很多緩傾斜的極薄礦體，這種礦體的開采非常困難，為此研究此類型礦體開發(fā)的方法，對其進(jìn)行不斷的優(yōu)化，有助于我國礦產(chǎn)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益，也能提升社會效益。這種類型的礦體要比普通礦體的開采難度大得多，這是因為此類礦體的礦層非常薄，開采的時候，可能有圍巖混入其中，也就降低了開采效率，提升損失貧化率。所以，一定要認(rèn)真研究此礦體的采礦方法，不斷進(jìn)行優(yōu)化，為今后的礦產(chǎn)資源開采積累經(jīng)驗。

1 緩傾斜極薄礦床的特點

在我國的部分地區(qū)，存在著非常豐富的礦產(chǎn)資源，但是其中有一些是緩傾斜的極薄礦體，這就讓礦體資源開采和使用的困難大大提升。例如，某地區(qū)的礦床，基本是緩傾斜極薄礦床，整體結(jié)構(gòu)為層狀，礦層可以分層三層，每層之間還有一個夾層，但是層位關(guān)系還算穩(wěn)定，此部分的礦層布局則是：礦層一、夾層一、礦層二、夾層二、礦層三。并且在礦區(qū)某一部分，夾層二非常薄，剛剛到達(dá)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下夾石的剔除厚度，也就很難區(qū)分各個層次。該地區(qū)的礦體角度一般為20°，是典型的緩傾斜的礦體，品位大致的平均值是19%，礦石密度的平均值為3.14t/m3。并且極薄層礦體靠近地表礦層，在245m～345m的位置。從整體上看，底板位置的礦層一、圍巖、夾層一、礦層二，呈現(xiàn)的穩(wěn)定性非常好，剩下部分的穩(wěn)定性不是很好。

2 傳統(tǒng)的緩傾斜極薄礦體的采礦方法

我國部分礦體的緩傾斜薄礦的脈厚度都沒有超出2.5m，角度范圍在5°～30°之內(nèi)。即使在每次的礦體開采中，均能依據(jù)本身賦存情況，選擇合適的開采方法，但是主要使用的兩種方法，依舊是削壁充填法、全面采礦法，下面就這兩種方法做簡要分析。

2.1 傳統(tǒng)的削壁充填法

干式填充法中的削壁充填法非常常見，一般用在緩傾斜的極薄礦體的開采中。圍巖以及崩落礦石的進(jìn)行，可在回采中實施，然后礦石則通過運輸巷道運輸至外面，而剩下廢石可以用來填充采空區(qū)域，發(fā)揮著支撐圍巖的功能，也能用作工作平臺使用。可是，極薄礦脈的淺部與深部的狀態(tài)不同，回采礦石非常困難。必須保證階段的高度合適，不能過大，通常是30m～40m；而礦石運輸方式則影響到礦快的長度，機(jī)械地運輸?shù)V石，一般要以設(shè)備參數(shù)去決定礦石長度；而使用電耙進(jìn)行運輸時，應(yīng)當(dāng)保證單方向為20m～30m之間，如果雙向耙則應(yīng)當(dāng)保持在50m～60m之間，如果運用鏟運機(jī)進(jìn)行運輸，一般長度范圍在75m～150m之間，正常的情況下，不能留間柱，底柱的厚度范圍是2m～4m之間。此種方法適合開采的礦體類型為，圍巖同礦石的界限非常明顯，并且稀有的高品位、圍巖不夠可采品位標(biāo)準(zhǔn)、厚度小于0.4m～0.4m之間的礦石。

2.2 全面采礦法

此種方法適合用在礦石與上部圍巖有著穩(wěn)定傾斜角的極薄礦體中，一般礦體厚度低于3m～4m。如果開采時礦石的品位的辨析系數(shù)非常大，并且底板和厚度也有變化，則應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化探礦的力度。此方法下，礦塊大小受到礦石運輸距離、礦體穩(wěn)定性高低、礦體賦存條件的影響。很多礦山中，斷層是礦塊的區(qū)分界限。如果礦塊的長度范圍在50m～60m之間，應(yīng)當(dāng)是順著礦體走向來布置，而間柱可設(shè)置為2m～3m，還可能更寬，再或者不留間柱。如果底柱的厚底范圍在3m～8m之間，并且頂柱的高度是2m，還可設(shè)置人工底柱。應(yīng)用人工底柱能夠提升開采的強(qiáng)度，比較適合使用在品位高、稀有的礦產(chǎn)中，可是材料的成本也比較高。針對采空區(qū)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置直徑是3m～5m的不規(guī)則礦柱。

此種采礦方法的優(yōu)點：回采的工序比較簡單、采準(zhǔn)的工程量比較小、通風(fēng)比較好、可用在礦體賦存條件變化明顯的礦體中。此種采礦方法的缺點：巷道的高度比較高、頂板的暴露面積比較大、不方便頂板的維護(hù)和管理、如果留柱多則礦石損失多。此種采礦方法的發(fā)展方向：可采用小型的無軌運輸設(shè)備運輸?shù)V石，還要盡量地減少礦塊之下溜井的數(shù)量，這樣能減少工人工作量，也就能很好地降低工人勞動強(qiáng)度，可嘗試以尾砂去充填采空區(qū)域，從而避免圍巖的移動。

3 緩傾斜極薄礦體出采礦的前期準(zhǔn)備

3.1 詳細(xì)分析開采條件

充分研究采礦業(yè)內(nèi)的資料，我國有一部分礦區(qū)的礦體的傾斜角都小于30°，這就是緩傾斜的角度，以厚度進(jìn)行分類，則是極薄礦體。當(dāng)前，我國的礦業(yè)開采工作量非常大，可是所運用的采礦技術(shù)不是很先進(jìn)，如果遇到緩傾斜的極薄的礦體，則開采的難度更大，為此一定要不斷提升采礦技術(shù)水平，運用合適的技術(shù)手段，開展采礦工作，提升礦石出品良好率，減少開采中的損失，促使損失率下降。為此，采礦工作中一定要解決施工作業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)較低的問題，還要優(yōu)化采礦工藝，強(qiáng)化采礦的管理，保證采礦的安全性，這樣才能為優(yōu)化采礦方法奠定基礎(chǔ)和提供支持。

充分分析了緩傾斜極薄的礦體的極端情況，首次的開采過程中，可能有礦脈透鏡的長短不一的時候，而且這種差異比較大，礦體的規(guī)模不是很大，厚度也不是很標(biāo)準(zhǔn)，礦體走向不穩(wěn)定，或許存在斷續(xù)問題；如果是坡度的不同，此部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)則更不能準(zhǔn)確地判斷，這時的出礦量不是很大，可其礦品的品質(zhì)非常高，也就具有開采的價值，所以應(yīng)當(dāng)找到合適的采礦方法進(jìn)行采礦。

3.2 選擇開采的工藝

依照采礦現(xiàn)場真實情況，選取最佳采礦方法，選擇采礦方式時候，還要考量采礦時內(nèi)部作業(yè)人員的安全，做好防護(hù)工作。選取最佳開采工藝，要考量采礦的成品率，不能浪費礦產(chǎn)資源，應(yīng)當(dāng)利于回采工作。假設(shè)礦產(chǎn)地域內(nèi)有一些水源，還要有保護(hù)水源的措施，更要避免水土流失問題出現(xiàn)，做好回填，防止坍塌?？稍谙鞅诔涮罘?、全面采礦法中選擇合適的工藝，還要對選擇工藝進(jìn)行優(yōu)化。

4 緩傾斜極薄礦體采礦方法的優(yōu)化

4.1 溜井方式優(yōu)化為溜槽方式

對于緩傾斜的礦體，其整體的傾斜角度不是很大，為此需要運用削壁方式的充填采礦方法，但是溜井溜礦的難度非常大。如果礦體的傾斜角度比較小的時候，礦石放下則很難，可會出現(xiàn)卡堵的問題。想要解決此種問題，一般要選擇爆炸方式取出來，可是如果運用爆炸的方法，則很可能破壞溜井井壁。所以，針對此種類型礦體的采礦，可采用溜槽的方式進(jìn)行優(yōu)化，把整節(jié)溜槽轉(zhuǎn)換為半圓溜槽，如果有堵塞溜井問題，采礦人員可使用天井之內(nèi)梯子移動到堵塞位置，使用疏通工具進(jìn)行疏通，進(jìn)而提升出礦效率，也能避免溜井損壞的問題，還節(jié)省爆破用材料費用和維修費用。所以，這種方式不但能提升采礦效率，還可以節(jié)省采礦的費用。

4.2 優(yōu)化削壁充填采礦的方法

此種采礦方法的優(yōu)勢為可進(jìn)行分采礦巖，正常開采的順序，需要開采圍巖，接著開采礦石；還可以依據(jù)礦區(qū)真實情況，交替進(jìn)行開采。例如，假設(shè)礦脈厚度低于0.3m，礦體傾斜的角度不是很大，先要開采圍巖，接著開采礦石，兩者交替進(jìn)行開采；假設(shè)礦脈的厚度處于0.3m～0.5m的范圍內(nèi)，礦巖分界處光滑清晰，礦脈非常穩(wěn)固，則可用圍巖與礦石相錯的開采方式；假設(shè)礦脈厚度超出0.5m，可是礦巖接觸面不是很清楚，礦板不夠穩(wěn)定，則需要先開采礦石，之后開采礦巖，依據(jù)頂板圍巖穩(wěn)定性，找出圍巖開采位置，地板非常穩(wěn)固，可先采地板的圍巖；如果頂板比較穩(wěn)定，則應(yīng)當(dāng)先采頂板的圍巖。

除此之外，可以從圍巖實際情況、礦體厚度選取合適采礦方法，例如先采礦石后崩圍的方式。通常情況下，比如金礦不能有地面塌陷，常規(guī)方法為限開采后填充方式，以實現(xiàn)地壓的管理，可在最大的程度上減少塌陷區(qū)域損害形成的地質(zhì)災(zāi)害影響。充填法有濕式填充充填和干式充填，前一種充填方式運用水動力的原理，輸送充填體進(jìn)入到采空區(qū)，其動力則是水，可輔助使用水泥速凝劑實施充填，當(dāng)工作人員將礦石運輸走之后，可對下盤圍巖崩落實施第一次充填。以礦山自身充填系統(tǒng)為基礎(chǔ)，運用一定比例的灰砂膠體借助充填管實施充填，這就能形成強(qiáng)度較高的光滑水平膠結(jié)面，然后再崩落礦石。第二種方式就是用廢石去填充踩空區(qū)，這樣就能利用挖掘中出現(xiàn)的廢石，有著很好的經(jīng)濟(jì)性，可是這種方式存在一定缺點，因此可優(yōu)化采用濕式充填法。

4.3 對崩落圍巖厚度進(jìn)行優(yōu)化

針對此部分進(jìn)行優(yōu)化，則是削壁充填方法采礦中的重要內(nèi)容，找出合適的崩落厚度，才可更安全地進(jìn)行采礦。假設(shè)崩落厚度比較小，作業(yè)的空間不夠用，采礦的效率比較低；假設(shè)崩落厚度過大，炸藥消耗的比較多，橫向作業(yè)空間比較大，可是縱向的作業(yè)空間也就相應(yīng)減少，這不符合作業(yè)的要求。例如，實際開采中，崩落圍巖厚度初步設(shè)計為0.7m，可是采石場采進(jìn)尺是2m，高是4m，崩落的頂板圍巖剝落高度是3m，礦體厚度是0.8m，崩落下盤毛石厚度是0.7m，崩落后圍巖松散系統(tǒng)時1.5。這時可以計算出采石場的圍巖崩落之后毛石高度是2.1m。如果充填0.4m膠結(jié)體，空頂高度則是1.5m，這種結(jié)果符合作業(yè)空間要求，巖石剝落厚度是0.7m，符合科學(xué)規(guī)律。

4.4 對出礦方法進(jìn)行優(yōu)化

對于礦產(chǎn)資源的出礦，一般分成三種方式：第一種則為人工扒渣方式，出礦人員可在任何位置進(jìn)行扒渣，有一定靈活度，可是效率不是很高，勞動量比較大；第二種則是以中小型出礦設(shè)備，一般為電耙方式，此方式的優(yōu)點為設(shè)備維修率比較低，整體成本比較低，出礦效率卻不是很高；第三種方式則為大型出礦設(shè)備進(jìn)行出礦，例如鏟運機(jī)，此方式的優(yōu)勢為出礦率比較高，可是成本比較高。而針對乎緩傾斜的極薄礦體，整體采礦空間不是很大，并且礦脈厚度比較小，為此一般會用性能穩(wěn)定的電耙法進(jìn)行出礦。

4.5 優(yōu)化采礦方法的積極效果

對于緩傾斜的極薄礦體的采礦，傳統(tǒng)削壁充填采礦方法下，礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)能力有待提升，采礦功效也不是很明顯，損失率和貧化率比較低。應(yīng)用了優(yōu)化后的采礦方法，溜井變成溜槽，確定合適的崩落圍巖厚度，采用最佳的出礦方式，可大大提升經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，開采效率也大大提升，貧化率明顯降低，開采材料的成本比較少。

5 結(jié)語

綜上所述，在礦體采礦中，常用削壁充填法進(jìn)行開采，并且用在緩傾斜的極薄礦體中比較多，而針對此方法還有可以提升的空間，以降低貧化率，提升開采率，以提升經(jīng)濟(jì)效益。所以，可以從多個方面優(yōu)化采礦方法，以礦體實際情況為基礎(chǔ)，合理分析各種參數(shù)，傾斜角和礦脈厚度等，確定出溜井改溜槽的方式，計算出合適的崩落厚度，運用合適的出礦方法，以提高采礦安全度、開采率，節(jié)省開采費用。